電子傳輸超低損耗:科學家研制新型2D拓補絕緣體材料
近年來,有關二維物質的研究發(fā)現(xiàn)有爆發(fā)的趨勢。幾乎每隔一段時間,就有科學家宣布某種突破或應用,比如經(jīng)常搶占頭條的石墨烯。不過德國維爾茨堡大學的研究人員們,則開發(fā)出了另一種超薄材料 —— bismuthene 。它是一種特殊的材料組合,即在碳化硅基底上,沉積單層鉍原子。而它的特性,可帶來計算和數(shù)據(jù)傳輸上的進步,因其在電子搬運上有很高的效率。
Bismuthene 電子傳導渠道示意圖 該物質被歸為“拓補絕緣體”一類的材料,內部絕緣、但表面導電(量子效應)。材料中的傳導渠道可防止自旋散射,從而減少電子損耗。 唯一的問題是,它們通常只能在 -270℃ 的溫度下良好工作,這種限制使得其在電子設備等領域的應用變得不切實際。 好消息是,Bismuthene 在擁有與其它拓補絕緣體相同特性的同時,還可以在室溫(甚至更高溫度)下工作。在將鉍膜運用到基板上之后,原子就自形成了結構穩(wěn)定的六邊形化學鍵。 這種形式,與我們在石墨烯上所見到的是一樣的。然而與石墨烯不同的是,Bismuthene 的化學鍵是依托于碳化硅實現(xiàn)的。 研究人員之一的 Ronny Thomale 教授解釋到:“鉍在常態(tài)下是一種導電金屬,而在室溫和更高溫度下,單層蜂窩仍是一種獨特的絕緣子”。 由于該材料可在更高溫度下使用,使得它成為了電子領域的理想選擇。鉍的導電通道是非常穩(wěn)定的,且數(shù)據(jù)傳輸極有效率。 借助顯微技術,科學家們已經(jīng)證實,Bismuthene 幾乎可以在沒有數(shù)據(jù)損失的情況下發(fā)送信息。這種傳輸通道是‘受到保護’的。 另一位研究員 Ralph Claessen 表示:“該方法讓數(shù)據(jù)傳輸時的電子自旋更少”。與此同時,由于不在需要超冷卻來研究到店通道中的量子效應,自選電子學領域亦有望迎來快速發(fā)展。 當然,針對量子數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呒壯芯咳蕴幱诔跫夒A段,距離商業(yè)運用更是遙遠。 |